(57)【要約】 【課題】  骨伝導用スピーカー用音響振動発生素子の周波数の低域化や、機械的Ｑの低下、さらに音漏れを改善することを課題とするものである。【解決手段】  圧電バイモルフ素子１や圧電ユニモルフ素子１を可とう性物質２と複合化し、また、可とう性の物質に切り込み３を形成する事により複合化に伴う発生振動力の低減を防ぐ事が可能であり、更に表面近傍に空気室を設ける事により音漏れの対策はいっそう効果的になる。振動発生部分と耳に掛ける部分を一体で構成すると軽量な骨伝導スピーカー用の音響振動発生素子の提供が可能である。【選択図】  図６
2006352464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電バイモルフ素子または圧電ユニモルフ素子の厚さ方向に垂直な二面のうち、少なくとも一面以上に可とう性物質部材を配した構造であって、前記可とう性物質部材に切り込みが形成されていることを特徴とする骨伝導応用の音響振動発生素子。
【請求項２】
圧電バイモルフ素子または圧電ユニモルフ素子の全体を可とう性物質部材で被覆した構造であって、前記可とう性物質部材に切り込みが形成されていることを特徴とする骨伝導応用の音響振動発生素子。
【請求項３】
前記切り込みは、音響振動発生素子の振動変位量が等しい部分を結んだ線と平行に形成されていることを特徴とする請求項１及び請求項２に記載の骨伝導応用の音響振動発生素子。
【請求項４】
前記切り込みは、加工機での加工、或いは、成型用金型で形成してなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の骨伝導応用の音響振動発生素子。
【請求項５】
圧電バイモルフ素子または圧電ユニモルフ素子の厚さ方向に垂直な一面のみに可とう性物質部材を配した構造であって、前記可とう性物質部材に溝が形成されていることを特徴とする骨伝導応用の音響振動発生素子。
【請求項６】
前記溝は音響振動発生素子の振動変位量が等しい部分を結んだ線と平行に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の骨伝導応用の音響振動発生素子。
【請求項７】
前記溝は、加工機での加工、或いは、成型用金型で形成してなることを特徴とする請求項５及び請求項６に記載の骨伝導応用の音響振動発生素子。
【請求項８】
前記圧電バイモルフ素子または圧電ユニモルフ素子が、圧電セラミックスと内部電極の積層構造体であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の骨伝導応用の音響振動発生素子。
【請求項９】
前記可とう性物質部材表面に空気室を設けたことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の骨伝導応用の音響振動発生素子。
【請求項１０】
前記可とう性物質部材の一部が、耳かけ部分を構成していることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の骨伝導応用の音響振動発生素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響電気信号を音響振動に変換して頭骨や腕に伝搬させ、それを聴覚神経で聴取する骨伝導スピーカー等の骨伝導応用の音響振動発生素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、骨伝導用の電気−機械トランスデューサとしては、主に電磁式が用いられダイナミックスピーカと同じ原理のコイルを流れる電流とマグネットとの相互作用で発生する駆動力を機械振動に変えるもので、特許文献１や特許文献２等のいくつかの提案がなされている。電磁方式の発生力は電磁力であり、電流を必要とするが、巻線の有する抵抗でエネルギー損失を生じ、電源から供給されるエネルギーの大半はジュール熱として散失し、音響エネルギーとして使用される分は、わずかに１％にすぎないという欠点があった。また、低音領域では、低インピーダンスのために、電流が過剰になりやすく電源側の負荷が大きく、結果的に低音域では出力を制限せざるを得ないために、低音が音響出力不足になりやすいという欠点があった。
【０００３】
一方、少数ではあるが、例えば、特許文献３および特許文献４のように圧電素子を用いた骨伝導用トランスデユーサの提案がある。この場合は、圧電発音体として多く用いられる金属板と圧電材料を貼りあわせた圧電ユニモルフ素子を音響振動発生素子として用いているが、実用のサイズでは、共振周波数が１ｋＨｚ以上になるために、共振周波数より下の低音域の再生が不充分になり易い欠点があった。また、振動系の機械的品質係数Ｑが高いために特定の周波数で振動の発生が強調されたり、逆に減衰したりするために自然な音の再生ができないという欠点もあった。
【０００４】
更に、対象が難聴者でなく健聴者を対象とするような骨伝導応用において、骨伝導スピーカーに要求される要求条件として、使用者以外には音声が漏れないことであるが、従来の構成では、振動を受ける構造体の振動が音声として周囲に伝播するという欠点があった。
【０００５】
【特許文献１】特許第２９６７７７７号公報
【特許文献２】特許第３３５８０８６号公報
【特許文献３】特開昭５９−１４０７９６号公報
【特許文献４】特開昭５９−１７８８９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
圧電素子の骨伝導への応用において、低音域を重視する場合は圧電振動子側の共振周波数をできるだけ低くする必要がある。圧電素子の共振周波数を低下させる手段としては、振動を決める素子の直径や長さを大きく取る、素子の曲げ弾性係数を下げる、振動の腹の部分に質量を付加する、等の方法が考えられる。しかし、対象が携帯機器で大きさに制限がある場合、素子の寸法を大きくする方法には限界が出てくる。
【０００７】
曲げ弾性係数を下げる別の手段としては、圧電セラミックスもしくは中央に挟まれる金属板（シム板）の厚さを薄くすることでも達成できるが、同時に機械的な強度を下げることと、それ自体の重量が軽くなることで共振周波数が上がるため実質的な効果が伴わない。また、有機物系の弾性係数の小さな材料をシムに選ぶことで、ある程度曲げの弾性係数を下げることは可能であるが、一般にこれらの材料の比重が小さいために、振動子全体の重量が下がり、共振周波数が上がりやすくなる。また、質量を付加する場合は衝撃的振動に対して強度が弱くなりやすいという問題点がある。
【０００８】
しかしながら、圧電方式は、機械振動の駆動力源が圧電歪みにあり、電圧で駆動されるため、電磁式のような巻線によるジュール熱の散失が伴わないため、省エネルギーになることや、マグネットやヨークのような金具類を必要としないことから軽量化ができることと、薄型化が可能になることなど利点も多く、共振周波数の高いこと、機械的Ｑが高いなどの欠点を克服することが課題であった。また、周囲への音声漏れの対策については、電磁式、圧電式に係らず骨伝導の実用上は避けられない重要な課題である。なお、圧電式の特徴をさらに発揮するためには、駆動のための入力電圧を可能な限り低くできるようにすると回路側のエネルギー損失が抑えられるという効果もある。
【０００９】
更に、骨伝導スピーカーは主に、人体の頭部に装着して用いるものであるが、なるべく軽量でかつ簡便であることが使用者にとって望ましい。
【００１０】
従って、本発明の技術的課題は、骨伝導用スピーカーの周波数の低域化や、機械的Ｑの低下、さらに音漏れを改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、圧電バイモルフ素子または圧電ユニモルフ素子の厚さ方向に垂直な二面のうち、少なくとも一面以上に可とう性物質部材を配した構造であって、前記、可とう性物質部材に切り込みが形成されていることを特徴とする骨伝導応用の音響振動発生素子が得られる。
【００１２】
また、本発明によれば、圧電バイモルフ素子または圧電ユニモルフ素子の全体を可とう性物質部材で被覆した構造であって、前記、可とう性物質部材に切り込みが形成されていることを特徴とする骨伝導応用の音響振動発生素子が得られる。
【００１３】
また、本発明によれば、前記切り込みは、音響振動発生素子の振動変位量が等しい部分を結んだ線と平行に形成されていることを特徴とする骨伝導応用の音響振動発生素子が得られる。
【００１４】
また、本発明によれば、前記切り込みは、加工機での加工、或いは、成型用金型で形成してなる特徴とする骨伝導応用の音響振動発生素子が得られる。
【００１５】
更に、本発明によれば、圧電バイモルフ素子または圧電ユニモルフ素子の厚さ方向に垂直な一面のみに可とう性物質部材を配した構造であって、前記可とう性物質部材に溝が形成されていることを特徴とする骨伝導応用の音響振動発生素子が得られる。
【００１６】
更に、本発明によれば、前記溝は音響振動発生素子の振動変位量が等しい部分を結んだ線と平行に形成されていることを特徴とする音響振動発生素子が得られる。
【００１７】
更に、本発明によれば、前記溝の形成は、加工機での加工、或いは、可とう性物質の成型用の金型で形成したことを特徴とする骨伝導応用の音響振動発生素子が得られる。
【００１８】
更に、本発明によれば、前記圧電バイモルフ素子または圧電ユニモルフ素子が、圧電セラミックスと内部電極の積層構造体であることを特徴とする骨伝導応用の音響振動発生素子が得られる。
【００１９】
更に、本発明によれば、前記可とう性物質部材表面に空気室を設けたことを特徴とする骨伝導応用の音響振動発生素子が得られる。
【００２０】
更に、本発明によれば、前記可とう性物質部材の一部が、耳かけ部分を構成していることを特徴とする骨伝導応用の音響振動発生素子が得られる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、骨伝導用スピーカーの共振周波数を低域化し、機械的Ｑを低下することができる。さらに音漏れを改善し、同時に音域が広い骨伝導スピーカー用の音響振動発生素子の提供が可能である。また、落下時の衝撃を軽減でき、構造が堅牢で、軽量な骨伝導スピーカー用の音響振動発生素子の提供が可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、本発明による音響振動発生素子の実施の形態について、図面に基づいて具体的に説明する。
【００２３】
図１（ａ）及び図１（ｂ）及び図１（ｃ）は、本発明の音響振動発生素子の基本となる構成を示す斜視図である。図１（ａ）は、矩形状の圧電バイモルフまたは圧電ユニモルフ１の厚み方向に対して垂直な二面に可とう性物質２を貼りつけた構造の音響振動発生素子を示している。また、図１（ｂ）は、矩形状の圧電バイモルフまたは圧電ユニモルフ１の全面を可とう性物質で被覆した構造の音響振動発生素子を示している。さらに、図１（ｃ）は、円形の圧電バイモルフまたは圧電ユニモルフ１の全面を可とう性物質で被覆した構造の音響振動発生素子を示している。
【００２４】
図２は、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示した本発明の音響振動発生素子の厚み方向における断面図である。なお、音響振動発生素子として圧電バイモルフを用いた場合を示している。圧電バイモルフ１は、シム材１ｂを圧電セラミクス１ａで挟持されてなり、さらにその外層を可とう性物質２が覆う層状構成となる。この場合、音響振動発生素子の共振周波数Ｆｒは、形状や支持形式でも異なるが、例えば、矩形で且つ両端自由の場合には数１で示される。αは振動形式で決まる数値で、１次の共振では４．７３となる。ｌ（エル）は圧電バイモルフ素子の長さであり、Ｋは曲げの弾性係数、ρSは単位長さ当たりの重さである。
【００２５】
【数１】
2006352464.tif 000003
【００２６】
また、音響振動発生素子の曲げの弾性係数Ｋは、圧電バイモルフ素子を構成する圧電セラミックス及びシム板の幅寸法ｗ、およびそれぞれの厚みｔｃ、２ｔｓとそれぞれの弾性係数Ｅｃ，Ｅｓのほかに両面に付加される可とう性物質の厚みｔｐ、弾性係数Ｅｐ等に支配され、数２で表現される。
【００２７】
【数２】
2006352464.tif 000004
【００２８】
さらに、単位長さあたりの重さρSは音響振動発生素子を構成する圧電セラミックス、シム板及び可とう性物質の厚みｔｃ、２ｔｓ、ｔｐと比重ρｃ,ρｓ、ρｐさらにバイモルフ素子の幅ｗに支配され、式（１）で表現される。
【００２９】
ρS＝２ｗ（ρpｔp＋ρcｔc＋ρsｔs） ・・・・・・・・・・（１）
【００３０】
従って、圧電バイモルフ素子の両面に可とう性の物質からなる層が新たに加わると、結果として曲げ弾性係数Ｋと単位長さ当たりの重さρSが変わるために、共振周波数が影響を受ける。選択する可とう性の物質によっては共振周波数の増大になる場合もあるが、弾性係数が一定以下、例えばゴムのような３〜８×１０6Ｐａ程度の弾性係数の小さな可とう性の物質を用いた場合、新たな層が加わることで全体の曲げ弾性係数Ｋは増加するが、その増加率は、単位長さ当たりの重さρSの増大率に比べると少なく、結果として音響振動発生素子の共振周波数は低下する。
【００３１】
この様子を示したグラフが図３である。図３は、貼り付けた可とう性物質の厚みと音響振動発生素子の共振周波数の関係を示すグラフである。グラフは横軸に可とう性物質の厚み、縦軸に共振周波数を示してある。また、図３には貼り付けた可とう性物質としてシリコンゴムを用いた場合を示してある。図３からは、圧電バイモルフ素子に可とう性物質を貼り付けることにより音響振動発生素子の共振周波数が低下することが判る。
【００３２】
また、骨伝導応用の音響出力は、人間の皮膚に密着して音声エネルギーが放射されるので、音響振動発生素子と人間の皮膚との音響インピーダンスの整合が必要となる。前記可とう性物質はこの音響インピーダンスの整合という点でも有効である。
【００３３】
上記の原理を利用し、本発明による音響振動発生素子は、上記の基本となる構造に加え、前記可とう性物質に切り込み、或いは溝を形成する構造とした。図４（ａ）は、本発明による音響振動発生素子の実施の形態を示す斜視図である。圧電バイモルフまたは圧電ユニモルフ素子１の厚み方向に垂直な２面に、可とう性物質２を貼り合わせ、前記可とう性物質２に切り込み３が形成されている。
【００３４】
また、図４（ｂ）は、本発明による音響振動発生素子の別な実施の形態を示す斜視図である。圧電バイモルフまたは圧電ユニモルフ素子１の全面を可とう性物質２で覆い、厚み方向に垂直な２面の前記可とう性物質２に切り込み３が形成されている。
【００３５】
この切り込み３は、圧電バイモルフまたは圧電ユニモルフ素子１を駆動した際の変位量が等しい部分を結んだ線と平行に形成されている。図５は、圧電バイモルフまたは圧電ユニモルフ素子１を駆動した時の変位の状態を示す斜視図である。圧電バイモルフまたは圧電ユニモルフ素子１に電圧が印加されているある瞬間は、図５に示すように、電圧が印加されていない状態を基準４とすると、中央部は変位方向６の示すように基準４に対し上方向へ、左右の端部は変位方向７の示すように基準４に対し下方向へ変位する。このとき、圧電バイモルフまたは圧電ユニモルフ素子１の厚み方向に対し垂直な面上に、前記変位量が等しくなる部分を線で結ぶと等変位量線５が引ける。本発明は、前記切り込みをこの等変位量線５と平行になるように形成したものである。
【００３６】
この切り込みにより、可とう性物質層の弾性係数Ｋが見かけ上、小さくなり、前述した原理により、共振周波数の低下を図ることができる。
【００３７】
さらに、振動体の機械的Ｑも低下し、音域が広くなり、加えて、可とう性の物質で圧電バイモルフ素子を被覆した場合、不要な音声を周囲に放射する音漏れの低下効果も得られる。
【００３８】
以上は矩形の音響振動発生素子を例にして説明したが、円形の圧電バイモルフ素子や圧電ユニモルフ素子を用いた場合でも当然同様の効果が得られる。
【００３９】
図４（ｃ）は、本発明において、円形の圧電バイモルフ素子または圧電ユニモルフ素子を用いた音響振動発生素子の実施の形態を示す斜視図である。円形の圧電バイモルフ素子または圧電ユニモルフ素子１の全面を可とう性物質２で覆い、厚み方向に垂直な２面にある前記可とう性物質２に切り込み３が形成されている。前記切り込み３は、前述したように、前記圧電バイモルフ素子や圧電ユニモルフ素子１を駆動した際の変位量が等しい部分を結んだ線と並行となるように形成してある。この場合、前記変位量が等しい部分を結んだ線は、前記圧電バイモルフ素子や圧電ユニモルフ素子１の厚み方向に垂直な２面上に同心円を描くので、それに対して平行に形成した切り込み３も同心円を描く。
【００４０】
前記切り込みは、刃物や切断機等の加工機で形成してもよいが、可とう性物質を成型する際に使用する金型に予め、切り込みとなるような加工を施した金型で成型しても良い。
【００４１】
さらに、本発明は、前記実施の形態の他にも同様の効果が得られる形態の音響振動発生素子も提案している。
【００４２】
図６は、本発明による音響振動発生素子のさらなる実施の形態を示す斜視図である。圧電バイモルフまたは圧電ユニモルフ素子１の厚み方向に垂直な一面のみに、可とう性物質２を貼り合わせ、前記可とう性物質２に溝８が形成されている。前記溝８は前述の切り込み同様に圧電バイモルフまたは圧電ユニモルフ素子１を駆動した際の変位量が等しい部分を結んだ線と平行に形成されている。また、前記溝８と前述の切り込みとの違いは、その断面形状にある。即ち、前述の切り込みの断面は面積を持たない線状に形成されているのに対し、溝８の断面は面積を持つように形成されている。図６では、溝８の断面形状がＶ字状で三角形の面積を持った溝を形成した実施の形態となっている。
【００４３】
前記溝８は、前述の切り込み同様に刃物や切断機等の加工機で形成してもよいが、可とう性物質を成型する際に使用する金型に予め、切り込みとなるような加工を施した金型で成型しても良い。
【実施例１】
【００４４】
以下、具体的な例を挙げ本発明の音響振動発生素子についてさらに詳しく説明する。
【００４５】
ＮＥＣトーキン製圧電セラミックス（商品名ネペック１０）を用いた長さ３０ｍｍ、幅８ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍの圧電素子２枚と、外形寸法が同じで厚みが５０μｍの真鍮製のシム板をエポキシ系接着剤で貼り合わせた構造の圧電バイモルフ素子と、前記圧電素子の代わりに、厚み方向に５０μｍの圧電セラミックス層が３層と薄い内部電極層が積層された圧電素子２枚を用いて同様に作製した圧電バイモルフ素子を準備した。前者を単板構造、後者を積層構造と称する。おのおのの圧電バイモルフ素子について、シムと両面のセラミックの外面にリード線を設け、片方の圧電素子に分極方向と同じ電界が加わる場合に他の圧電素子には逆の電界が加わるように結線してある。
【００４６】
次に、真鍮製の金型を用いてバイモルフ素子の全面にシリコンゴムの溶液を流し込み、硬化処理により、厚み方向の二面は厚さ２ｍｍ、幅方向は厚さ１ｍｍでバイモルフ素子をゴム被膜で覆い、切り込みの無い、図１（ｂ）に示す構造の音響振動発生素子を作製した。これらについては、単板構造では１８Ｖｒｍｓ程度の音響信号を入力して、これらの片面を頭部に押し付けると、明瞭な骨伝導による音声が確認できた。積層構造では、約１／３の入力にあたる６Ｖｒｍｓで同程度の出力が得られた。さらに、この場合に外部に漏れる音声について評価するために、無響室内で５０ｃｍの距離で１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの音圧を計測したところ５０ｄＢ以下であり、音漏れは、きわめて少ないことを確認した。
【００４７】
次に、可とう性の物質の音響効果を定量的に確認するために、人工内耳（Ｂ＆Ｋ社製  Artificial Mastoid Type 4930）を用いて人体の聴覚神経に相当する位置での加速度を、被覆しない状態と被覆後について測定し両者を比較した。内耳における加速度の大きさは、聴覚神経が受け取る音響信号の強さに比例するものとされている。
【００４８】
図７は、人工内耳で測定した加速度の測定結果示すグラフである。横軸は周波数、縦軸は加速度を示している。図７のグラフから明らかなように、シリコンで覆った音響振動発生素子の加速度は、シリコンで覆わない音響振動発生素子に比べて低周波数域での出力が大きくなって、改善されていると供に、共振部の鋭さが無くなり、大きく緩和されていることが確認できる。
【００４９】
そこで、前記、音響振動発生素子の厚み方向に対し垂直な２面のシリコンゴム部に機械加工で深さ０．５ｍｍの切り込みを２ｍｍ間隔で形成し、図４（ｂ）に示す構造の音響振動発生素子を作製した。
【００５０】
この音響振動発生素子についても同様に人工内耳で加速度を測定した。図８は、加速度の測定結果を示すグラフである。図８のグラフから判るように、本発明による、切り込みを形成した音響振動発生素子の加速度は、切り込みの無い音響振動発生素子に比べて、大きくなっており、低周波側の加速度も大きくなっていることが判る。
【実施例２】
【００５１】
ＮＥＣトーキン製圧電セラミックス（商品名ネペック１０）を用いた直径３０ｍｍφ、厚さ０．１５ｍｍの圧電素子２枚と、外形寸法が同じで厚みが５０μｍの真鍮製のシムをエポキシ系接着剤で貼り合わせた構造の圧電バイモルフ素子と、前記圧電素子の代わりに、厚み方向に５０μｍの圧電セラミックス層が３層と薄い内部電極層が積層された圧電素子２枚を用いて同様に作製した圧電バイモルフ素子を準備した。前者を単板構造、後者を積層構造と称する。おのおのの圧電バイモルフ素子についてシム板と両面のセラミックの外面にリード線を設け、片方の圧電素子に分極方向と同じ電界が加わる場合に他の圧電素子には逆の電界が加わるように結線してある。
【００５２】
次に、真鍮製の金型を用いてバイモルフ素子の全面にシリコンゴムの溶液を流し込み、硬化処理により、厚み方向の二面は厚さ２ｍｍ、幅方向は厚さ１ｍｍでバイモルフ素子をゴム被膜で覆い、さらに機械加工により深さ０．５ｍｍで２ｍｍ間隔の同心円状に切り込みを形成し、図４（ｃ）に示す構造の音響振動発生素子を作製した。これらについては単板構造では１８Ｖｒｍｓ、積層構造では６Ｖｒｍｓ程度の音響信号を入力してこれらの片面を頭部に押し付けると明瞭な骨伝導による音声が確認できた。また、この場合についても外部に漏れる音声について評価するため無響室内で５０ｃｍの距離で１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの音圧を計測したところ５０ｄＢ以下であり、音漏れはきわめて少ないことを確認した。
【００５３】
次に、可とう性の物質及び切り込みの効果を確認するために人工内耳（Ｂ＆Ｋ製Artificial Mastoid Type 4930）を用いて人体の聴覚神経に相当する位置での加速度を被覆しない状態と被覆後切り込みを形成したものについて測定し両者を比較した。
【００５４】
図９は、人工内耳での加速度の測定結果を示すグラフである。横軸は周波数、縦軸は加速度を示している。図９から明らかなように、本発明による音響振動発生素子の加速度は、低周波数域でも伸びていること、共振部の鋭さが大きく緩和されていることが確認できた。なお、可とう性物質の切り込みによる周波数低減、Ｑの緩和、音漏れ防止の効果は、実施例のシリコンゴムでのモールド成形の他に、可とう性の物質を表面に貼り付ける図４（ａ）に示す構成や、或いは一面のみに形成しても同様の効果が得られる。
【実施例３】
【００５５】
ＮＥＣトーキン製圧電セラミックス（商品名ネペック１０）を用いた長さ３０ｍｍ、幅８ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍの圧電素子２枚と、外形寸法が同じで厚みが５０μｍの真鍮製のシム板をエポキシ系接着剤で貼り合わせた構造の圧電バイモルフ素子と、前記圧電素子の代わりに、厚み方向に５０μｍの圧電セラミックス層が３層と薄い内部電極層が積層された圧電素子２枚を用いて同様に作製した圧電バイモルフ素子を準備した。前者を単板構造、後者を積層構造と称する。おのおのの圧電バイモルフ素子について、シムと両面のセラミックの外面にリード線を設け、片方の圧電素子に分極方向と同じ電界が加わる場合に他の圧電素子には逆の電界が加わるように結線してある。
【００５６】
次に、外形寸法が同じで厚みが２ｍｍのシリコンゴムを作製し、バイモルフルフ素子の厚さ方向に垂直な一面のみ貼り付けた後、シリコンゴム部に機械加工で断面がＶ字となる深さ２ｍｍの溝を形成し、図６に示す構造の音響振動発生素子を作製した。これらについては、単板構造では１８Ｖｒｍｓ程度の音響信号を入力して、これらの片面を頭部に押し付けると、明瞭な骨伝導による音声が確認できた。積層構造では、約１／３の入力にあたる６Ｖｒｍｓで同程度の出力が得られた。さらに、この場合に外部に漏れる音声について評価するために、無響室内で５０ｃｍの距離で１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの音圧を計測したところ５０ｄＢ以下であり、音漏れは、きわめて少ないことを確認した。
【００５７】
さらにこの音響振動発生素子について、前述の実施例で説明した人工内耳による計測を行った。
【００５８】
図１０は、人工内耳で測定した加速度の測定結果示すグラフである。横軸は周波数、縦軸は加速度を示している。図１０から明らかなように、本発明による音響振動発生素子の加速度の値は従来の音響振動発生素子に比べ大きくなっており、低周波側の加速度も大きくなっていることが判る。
【実施例４】
【００５９】
図１１は、本発明による空気室を設けた音響振動発生素子の断面図である。実施例２で試作した音響振動発生素子について、片側の面に同一直径の軟質ゴム製の円形リング（３０ｍｍφ×２５ｍｍφ×１ｍｍ）と同材質の円板（３０ｍｍφ×１ｍｍ）を順番にゴム系の接着剤を用いて貼り付け片側の面に２５ｍｍφ×１ｍｍの空気室９を設けた。空気室９を形成しない側の面を出力面として顔の一部に押し付けて音声信号を入力した場合、空気室９の存在により片側の開放面からの音漏れが減少した。
【００６０】
本実施例では、空気室９の形成にゴム製のリングと円板を用いたが、被覆する可とう性物質と一体に成形することも可能であり、このときの過程で空気室が外気とつながる構造になる場合でも効果は同じである。また、この効果は圧電バイモルフ素子の形状によらず矩形の場合でも同様であることは言うまでもない。
【実施例５】
【００６１】
図１２は、本発明による圧電バイモルフまたは圧電ユニモルフを被覆する可とう性物質の一部で、耳かけ部分を一体成形した音響振動発生素子を示す図である。実施例１で用いた圧電バイモルフ素子１と被覆用シリコンゴムで耳かけを一体成形した音響振動発生素子１０である。また、図１３は、人体の耳に装着した状態を示す。図１３に示すように、装着し、電気信号を入力すると、外耳の軟骨と耳の後ろの頭骨を同時に刺激することができ、骨伝導による音声をより明瞭に聴き取ることが可能となった。
【００６２】
上記のごとく、本発明により骨伝導用スピーカーの周波数の低域化、機械的Ｑの低下、さらに音漏れが改善でき音圧の大きな音響振動発生素子が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の基本構成を示す斜視図。図１（ａ）は可とう性物質を両面に貼りつけた構成の斜視図、図１（ｂ）は圧電素子を可とう性物質で前面被覆した構成の斜視図、図１（ｃ）は円形圧電素子を可とう性物質で前面被覆した構成の斜視図。
【図２】本発明の音響振動発生素子の断面図。
【図３】本発明の音響振動発生素子の共振周波数変化を示すグラフ。
【図４】本発明の音響振動発生素子を示す斜視図。図４（ａ）は可とう性物質を両面に貼りつけた構成の斜視図、図４（ｂ）は圧電素子を可とう性物質で全面被覆した構成の斜視図、図４（ｃ）は円形圧電素子を可とう性物質で全面被覆した構成の斜視図。
【図５】圧電バイモルフ素子または圧電ユニモルフ素子の変位を説明する斜視図。
【図６】本発明の音響振動発生素子を示す斜視図。
【図７】基本構成による音響振動発生素子の人工内耳での加速度を示すグラフ。
【図８】実施例１の人工内耳での加速度を示すグラフ。
【図９】実施例２の人工内耳での加速度を示すグラフ。
【図１０】実施例３の人工内耳での加速度を示すグラフ。
【図１１】実施例４の空気室を設けた音響振動発生素子の断面図。
【図１２】実施例５の耳かけ部分を一体成形した音響振動発生素子を示す図。
【図１３】実施例５の人体の耳に装着した状態を示す図。
【符号の説明】
【００６４】
１    圧電バイモルフ素子または圧電ユニモルフ素子
２    可とう性物質
３    切り込み  
４    基準
５    等変位量線
６    変位方向
７    変位方向
８    溝
９    空気室
１０  可とう性物質で耳かけ構造を持った音響振動発生素子
１ａ    圧電セラミクス
１ｂ    シム材
【図１】
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【図２】
2006352464.tif 000006
【図３】
2006352464.tif 000007
【図４】
2006352464.tif 000008
【図５】
2006352464.tif 000009
【図６】
2006352464.tif 000010
【図７】
2006352464.tif 000011
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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